Термоядерные энергетические установки

Плазма — это уникальное рабочее тело качественно новой энергетической техники. Она может быть и низкотемпературной (до 10 К), и высокотемпературной (более 10 К). Низкотемпературная плазма используется в магнитогидродинамических (МГД) генераторах и термоэлектронных преобразователях (ТЭП), а высокотемпературная плазма -в термоядерных энергетических установках. Плазма применяется также в лазерах в качестве активной среды (например, в газоразрядных лазерах) или источника возбуждения лазерной активной среды (электронная накачка). [c.280]

ТЕРМОЯДЕРНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ [c.283]

Термоядерные энергетические установки [c.283]

Анализ выражений показывает, что КПД л термоядерной энергетической установки во всех случаях близок к КПД Лт теплового преобразователя, так как в реакторе-токамаке полный коэффициент усиления Х достаточно велик, обычно X > 100. Для получения более точных данных о работе установки можно использовать следующие значения [c.286]

Создание и поддержание плазмы обычно требует подогрева газа. По степени подогрева и температуре газа различают низкотемпературную, или холодную , плазму и высокотемпературную, или горячую . В холодных плазмах процессы происходят только во внешних электронных оболочках атомов и молекул, глубокие электронные оболочки не затрагиваются, ядерные процессы в них отсутствуют. Такие плазмы всевозможных форм наблюдаются в земных условиях. Температура холодной плазмы Т < 10 К. В горячей плазме температура Т > 10 К, процессы в электронных оболочках затрагивают все ее слои, возможны и различные ядерные процессы. Горячая плазма образует внутренние слои звезд. В сварочной технике применяют лишь холодную плазму, и только о ней мы будем говорить в дальнейшем. Одна из крупнейших проблем современной техники — использование горячей плазмы в термоядерных энергетических установках — пока еще практически не решена из-за огромных технических трудностей. [c.66]

Крупным шагом на пути практического освоения управляемого термоядерного синтеза явилось создание в нашей стране установки Токамак-10 — последней чисто экспериментальной термоядерной установки, завершающей долговременную программу разработок и исследований. Результаты, полученные на ней, так же, как и на зарубежных установках квазистационарного типа, должны стать базой для создания в начале 80-х годов первого демонстрационного реактора-токамака [4], которым будет начат переход от этапа физических исследований к технологическому. На этом этапе предстоит решение сложных инженерных задач в области материалов, теплообмена, выбора схемы энергетической установки, создания сверхпроводящих магнит- [c.258]

Исследования в области термоядерной энергетики ведутся широким фронтом применительно к различным типам реакторов. Вопрос о том, какой из них будет использован для первых термоядерных энергетических установок, во многом будет зависеть от прогресса в решении сложнейших инженерных задач, возникающих при создании того или иного типа реакторов. В настоящее время можно лишь сугубо ориентировочно говорить о предполагаемых единичных мощностях термоядерных энергетических установок и параметрах теплоносителя, выходящего из реактора, поскольку эти величины будут определяться применяемыми материалами и конструктивными решениями. Можно предполагать, что ввиду больших капитальных затрат на сооружение таких установок и больших затрат энергии на собственные их нужды термоядерные установки окажутся рентабельными лишь при очень больших единичных мощностях, измеряемых уже для первых установок миллионами киловатт. [c.260]

Диагностирование динамических процессов при создании принципиально новых машин и агрегатов. Наибольшие трудности обеспечения надежности возникают при проектировании машин и агрегатов, физические основы построения которых недостаточно изучены. К таким техническим системам относятся энергетические установки для термоядерного синтеза [1]. Работы в этом направлении ведутся в России и США. По программе Министерства энергетики США они планируются до 2200 года. Первые три этапа (рис. 2.3.4) посвящены экспериментальным исследованиям, обеспечивающим надежность удержания плазмы и стабильность протекания процессов [c.173]

Для возбуждения реакции на смеси дейтерия с тритием необходимо нагреть эту смесь до 80—100 млн. градусов. Достижения современной техники свидетельствуют о реальной возможности создания такого реактора, который на кубометр горячей плазмы из смеси трития с дейтерием обеспечит получение мощности в миллионы киловатт. Это больше, чем в активной зоне любой другой энергетической установки, включая атомные реакторы и реактивные двигатели. Схема предполагаемого термоядерного реактора показана на рис. 60. [c.207]

Особенности реакторов ИТС на основе тяжелоионного драйвера. Главной целью настоящего раздела является определение основных параметров энергетической установки на базе инерциального термоядерного DT-синтеза с концепцией драйвера и мишени, предложенной в [8, 26]. Оценки основных параметров такой установки, увязанные в единую, согласованную систему, позволяют получить целостное представление об энергетической концепции, которую можно развить на этой основе, а также обнаружить ее сильные и слабые стороны. [c.105]

Проблему создания энергетической термоядерной установки можно разделить на три стадии а) создание управляемой установки с нулевым к. п. д., в которой выделяющаяся термоядерная энергия полезно используется только на поддержание самой реакции б) создание установки с ненулевым к. п. д., в которой часть термоядерной энергии используется для получения электроэнергии в) создание экономически рентабельной термоядерной электростанции. Осуществление управляемой реакции будет завершением первой стадии. [c.595]

Энергетический баланс термоядерной установки с реактором токамаком. Для составления энергетического баланса термоядерной установки с реактором-токамаком удобно воспользоваться ее функциональной схемой (рис. 7.3). [c.285]

Схема энергетических потоков в термоядерной установке [c.285]

Такое же положение и с энергетическими термоядерными установками, которые, возможно, удастся создать в не слишком отдаленном будущем. Существенным элементом этих генераторов, топливом для которых будет служить обыкновенная вода, также является мощная магнитная система с такими высокими значениями магнитного поля, которые не удастся обеспечить при помощи обычных магнитных систем. Эта задача, по-видимо-му, неразрешима без применения сверхпроводящих материалов. [c.158]

На XXV съезде КПСС президент АН СССР А. П. Александров сообщил,, что советскими учеными в области освоения термоядерной реакции для энергетических целей достигнуты крупные успехи. Создана установка Токамак-10 . На этой установке в лаборатории получена развитая термоядерная реакция. [c.319]

Однако схема осуществления ядерного термояда проста лишь в принципе. Ее техническое осуществление чрезвычайно сложно и требует глубоких научных исследований. Оказалось, что процесс сжатия и нагревания вещества шариков, очень сложен и зависит от многих факторов. Далее задача усложняется тем, что осуществление миниатюрного термоядерного взрыва шариков еще не означает овладения управляемой термоядерной реакцией. Необходимо, чтобы общий энергетический баланс работы установки был положителен, т. е. чтобы получаемая в результате работы установки энергия в форме, пригодной для использования, была больше энергии, необходимой для функционирования установки. [c.30]

В бланкете гибридного реактора возможна также наработка ядерного топлива для его сжигания в обычном ядерном реакторе. В этом случае электростанция представляет собой энергетический комплекс, состоящий из гибридной термоядерной электростанции и обычной АЭС, связанных между собой по циклу ядерного топлива. Концепция такой энергоустановки была разработана в отечественной литературе под названием ТИГР [6]. В этой установке термоядерный энергоблок с одним реактором с СОг-лазерным драйвером имеет следующие показатели [c.96]

В термоядерных энергетических установках основная часть энергии выделяется в виде теплоты при относительно низких температурах. Поэтому для преобразования теплоты термоядерных реакторов как квазистационарных, так и импульсных наиболее перспективными являются тепловые циклы и схемы с МГД-генератором в сочетании с паро- [c.287]

Согласно результатам исследований, выполненных НИИЭФА, ЦКТИ и ЛПИ [12], к. п. д. брутто рассматриваемой схемы при температуре паров лайнера 5000 К и температуре газов перед газовой турбиной 1500 К может достигать 65%, а к. п. д. нетто 50%. Следует иметь в виду, что термоядерные энергетические установки требуют больших затрат энергии на собственные нужды — на создание магнитных полей, разогрев плазмы до температуры зажигания реакции, прокачку теплоносителя через бланкет и др. Так, в рассмотренной схеме импульс- [c.260]

В заключение этого раздела суммируем основные достоинства преложенной в ИТЭФ концепции построения термоядерной энергетической установки на основе мощного тяжелоионного драйвера и цилиндрической мишени с DT-топливом. [c.125]

Возможны ситуации, когда время останова реактора или иной ядерно-энергетической установки, необходимое для осмотра, ремонта или Замены узла конструкции, работающего в условии высоких дозовых нагрузок, определяется временем выдержки Гвыд для снижения активационного излучения до допустимого уровня. Например, при разработке защиты сверхпроводящих обмоток термоядерных реакторов (ТЯР) одним из основных критериев защиты является снижение мощности дозы активационного излучения вблизи обмоток до 2,8 мбэр/ч через 36 ч после останова реактора. Причем в данном случае выбор значения Т ыа обусловлен целым рядом причин, а превышение его по условиям радиационной безопасности равносильно npo ioro реактора. Для времени такого простоя АГ справедливо выражение [c.290]

Реакция возникает в результате быстрого сжатия посторонним источником энергии фиксированного количества плазмы, находящейся в рабочей камере реактора. Происходящее в процессе сжатия повышение плотности плазмы и ее температуры при достижении критических параметров, определяемых критерием Лоусона, приводит к термоядерному взрыву малой мощности, в результате которого выделяется энергия, используемая в энергетической установке. После удаления из камеры продуктов реакции и заполнения ее новым зарядом плазмы цикл повторяется. Для сжатия плазмы могут использоваться магнитные поля, оптические генераторы (лазеры), релятивистские пучки электронных лучей, движущихся с околосветовыми скоростями. [c.258]

Теплообмен излучением играет важную роль в природе и технике. Структура атмосфер планет и звездных атмосфер, рабочий процесс в камерах сгорания и электрических дугах, тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры и искусственных спутников Земли — вот лишь некоторые примеры процессов, в которых теплообмен излучением является определяющим. Поэтому не удивительно, что уже в течение многих десятилетий в этой области проводятся теоретические и прикладные исследования. Опубликован ряд монографий по теплообмену излучением как в Сойетском Союзе, так и за рубежом. Тем не менее в последнее время в научной литературе по теплообмену отмечается повышенный. интерес к теплообмену излучением в связи с его принципиальным значением для таких объектов новой техники, как космические аппараты, энергетические установки, основанные на новых принципах, оптические квантовые генераторы, термоядерные устройства и т. д. Вследствие такого повышенного интереса к практическим приложениям предъявляются новые более строгие требования к теории теплообмена излучением как в отношении описания протекающих процессов, так и в отношении описания сложного теплообмена, происходящего при одновременном переносе тепла излучением, теплопроводностью и конвекцией. В результате математический аппарат современной теории теплообмена излучением существенно усложнился. [c.5]

Известно, что грамм вещества, прореагировавшего в гипотетическом пока термоядерном реакторе, даст энергию, в несколько раз большую, чем грамм плутония, разделившегося в реальном ядерном реакторе наших дней. Еще больше энергии выделится при взаимодействии грамма электронов и позитронов. Однако электронно-позитрон-ные энергетические установки строят пока только пи-сатели-фантасты. А вот о термоядерных энергетических устройствах иногда говорят как о деле почти решенном. Действительно, когда физики плохо понимали, что же происходит в плазме, казалось, что вот-вот будет создан управляемый источник термоядерной энергии. Тем более что каждый день перед глазами великолепный пример действующего термоядерного реактора — Солнце. Интенсивные исследования плазмы дали многое для понимания процессов, происходящих в веществе, попавшем в свое четвертое состояние. Одним из результатов этих работ стало ясное понимание того, что создать искусственный вариант нашего светила не так просто, как казалось. Сегодня еще не намечен даже реальный путь решения этой задачи. Во всяком случае, надежды на близкое освоение термоядерной энергии исчезли. Конечно, наступят времена, когда и энергия легких ядер станет доступна. Но как и когда это будет сделано На этот вопрос пока невозможно ответить. [c.127]

С конца 70-х годов интерес к скайшайн возрос в связи с увеличением числа и мощности энергетических реакторов, ускорителей, хранилищ ядерного топлива, установок для его переработки, широким использованием мощных источников излучения в промышленности, например при дефектоскопии, в медицине при лечении онкологических заболеваний, перспективами развития термоядерной энергетики. Заметим, что медицинские установки могут располагаться в густонаселенных районах. [c.324]

В установках рассматриваемого типа могут быть применены различные схемы преобразования энергии. Совместными исследованиями НИИЭФА, ЦКТИ и ЛПИ [И] выявлена перспективность использования комбинированных схем. Один из возможных вариантов такой схемы представлен на рис. XV.8. Пары лайнера из камеры реактора 1 направляются в МГД-генератор 4. Перевод высокотемпературной плазмы с температурой в сотни миллионов градусов, образующейся в процессе термоядерной реакции, в низкотемпературную плазму паров лайнера (с температурой в несколько тысяч градусов), высокий потенциал которой принципиально может быть использован в энергетическом цикле, что обеспечивает высокую термодинамическую эффективность установки, представляет собой существенное достоинство 0-пинчей с лайнером по сравнению с другими системами. С целью [c.259]

В будущем конструктор будет располагать более совершенными материалами и технологией изготовления деталей, широким эксплуатационным опытом, а такл<е более развитой научной базой. Это откроет путь к дальнейшему укрупнению оборудования ПТУ, сокращению числа ступеней и улучшению общих удельных показателей всей установки. По мере развития атомной и термоядерной -нергетики проблема стоимости топлива будет отодвигаться на второй план, а вопросы капиталовложений станут центральными, особенно в связи со сложностью и длительностью сооружения энергетических установок будущего. Поэтому надо готовиться к всемерному сокращению стоимости оборудования. [c.261]

Возможность использования в перспективе не только DT-топлива, но и чисто дейтериевого топлива (или дейтериевого топлива с малой добавкой трития), что может заметно облегчить решение тритиевой проблемы. Хотя энергетическая система инерциального термоядерного синтеза на дейтериевом топливе к настоящему времени не разработана, с точки зрения основных физических процессов, создание такой системы представляется возможным. При этом предполагается использование в мишени небольшого количества трития (порядка одного процента от массы дейтерия) и регенерация трития в самой мишени. По сравнению с DT-топливом, основные параметры установки увеличиваются примерно на порядок и составляют до 100 МДж в энерговложении и 10 ГДж в полном энерговыделении. Основные преимущества такой системы огромные запасы топлива и отсутствие бланкета для производства трития. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...